水文地质学-第6章地下水的补给、排泄和径流
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chd-qw 第六章 地下水的补给径流与排泄 7
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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4.降水入渗对地下水补给量的确定 4.降水入渗对地下水补给量的确定
①实 例 a.地中渗透仪法 b.实测水位变幅计算。 地中渗透仪法; 实测水位变幅计算。 地中渗透仪法 实测水位变幅计算 W＝µ•∆h µ――饱和差 ＝ • 饱和差 ②公式计算 Q＝1000α•F•X ＝ • • 式中， 补给量， 式中，Q――补给量，米3/年 补给量 年 α――入渗系数。 入渗系数。 入渗系数 F――补给区的面积 2。 补给区的面积km 补给区的面积 X――年降水量，mm 年降水量， 年降水量 1000为单位换算系数。 为单位换算系数。 为单位换算系数 α也可查经验数据。 也可查经验数据。 也可查经验数据
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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1.人工补给的优点 增加了地下水资源，控制了地面沉降。 增加了地下水资源，控制了地面沉降。 改善了水质，调节了水温。 改善了水质，调节了水温。 2.人工补给的方法 地面入渗法，引蓄地表水自然渗入。 地面入渗法，引蓄地表水自然渗入。 地下灌注法，通过钻孔注入含水层。 地下灌注法，通过钻孔注入含水层。 ϕ 3.人工补给的必要条件 含水层透水性好，入渗法时包气带厚度一般在 含水层透水性好， 10～20m，不得有稳定隔水层，水源成分适 ～ ，不得有稳定隔水层， 于补给。 于补给。 人类活动影响目前主要是灌溉和渠渗， 人类活动影响目前主要是灌溉和渠渗，因主要 目的不是为了补给地下水。 目的不是为了补给地下水。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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一、大气降水对地下水的补给 1.具备条件 1.具备条件
a.包气带透水； 包气带透水； 包气带透水 b.包气带不透水时，要有通道沟通含水 包气带不透水时， 包气带不透水时 层与地表的联系。 层与地表的联系。
2.机 2.机 制 目前有三种观点来研究大气降水的补给 • a.大气降水量 地下水位； 大气降水量→地下水位 大气降水量 地下水位； • b.考虑到包气带水来研究入渗； 考虑到包气带水来研究入渗； 考虑到包气带水来研究入渗 • c.把大气降水看成是一个三相相互作用的过程 。 把大气降水看成是一个三相相互作用的过程。 把大气降水看成是一个三相相互作用的过程
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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承压水补给潜水情况示意图
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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四、人工补给及人类活动对地下水的补给 人工补给：指有目的的利用工程手段使 ： 地表水进入含水层。 地表水进入含水层。 人类活动对地下水的补给指引水渠道的 渗漏，灌溉水的入渗，水库的渗漏， 渗漏 ， 灌溉水的入渗 ， 水库的渗漏 ， 排污，城市上、下水道的漏水等， 排污 ， 城市上 、 下水道的漏水等 ， 使 地表水补给含水层。 地表水补给含水层。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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1.泉的出露条件 1.泉的出露条件 ①含水层被河流沟谷切割；erosion spring 含水层被河流沟谷切割； ② 地下水在水平运动方向上由于某种原因受 阻 ， 水 位 升 高 ， 溢 出 地 表 ；overflow spring 隔水层隆起，含水层变薄； ③隔水层隆起，含水层变薄； 含水层被断层破坏； ④含水层被断层破坏；fault spring 由于岩脉的侵入，地下水沿接触带出露。 ⑤由于岩脉的侵入，地下水沿接触带出露。
③入渗方式
A.活塞式 活塞式 B.捷径式 捷径式
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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3.影响降水补给的因素 3.影响降水补给的因素
①降雨特征 a.年降水量 降水强度 时程分配。 年降水量;b.降水强度 时程分配。 年降水量 降水强度;c.时程分配 ②包气带特征 a.岩石透水性能 厚度适中 前期含水量 岩石透水性能;b.厚度适中 岩石透水性能 厚度适中;c.前期含水量 ③地形坡度 ④接受补给区的面积 ⑤植 被 总之，降水时间越长，降雨强度适中（绵绵细雨） ※总之，降水时间越长，降雨强度适中（绵绵细雨）， 坡度平缓，植被较好，包气带厚度适中，分布面广， 坡度平缓，植被较好，包气带厚度适中，分布面广， 补给条件好。 补给条件好。 上述五个因素中降水特征、包气带特征起决定性的作用。 上述五个因素中降水特征、包气带特征起决定性的作用。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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五、凝结水补给
凝结水补给（ 凝结水补给（condensation recharge）主要取决于 ） 空气湿度及温差，一般仅对于干旱地区有意义， 空气湿度及温差，一般仅对于干旱地区有意义， 气温湿润地区一般不考虑这一补给，因水量有限， 气温湿润地区一般不考虑这一补给，因水量有限， 不多讲。 不多讲。 此节讲了补给水源有五种， ※此节讲了补给水源有五种，主要补给源的补给所 具备的条件及补给量的确定，补给方式， 具备的条件及补给量的确定，补给方式，影响补 给源的因素等，统称补给条件， 给源的因素等，统称补给条件，以后研究某一地 方的补给源时，首先要考虑有哪些补给源，结合 方的补给源时，首先要考虑有哪些补给源， 该地区具体谈其影响补给因素最后落脚到补给量。 该地区具体谈其影响补给因素最后落脚到补给量。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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黄河中下游
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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3.影响地表水向地下水补给的因素 a.地表水与地下水水位差； 地表水与地下水水位差； 地表水与地下水水位差 b.透水河床长度与湿周； 透水河床长度与湿周； 透水河床长度与湿周 c.河床的透水性 河床的透水性 d.河流流量 河流流量 e交替补给时，洪水延续时间的长短。 交替补给时， 交替补给时 洪水延续时间的长短。
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4.河水对地下水补给量的确定
A.测流； 测流； 测流 B.水文计算。 水文计算。 水文计算 注意两点： ※注意两点：
①地表水和大气降水对地下水的补给不同
大气降水 面状向下 时间有限的特点 地表水 线状，集中在地表水周边 以长为特点
②地表水和地下水的补给可以相互转化 a.随季节转化 b.随河段转化 随季节转化; 随季节转化 随河段转化
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§6.2 地下水的排泄 一、泉
泉（spring）――地下水的天然露头。 （ 地下水的天然露头。 ） 地下水的天然露头
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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§6.2 一、泉
地下水的排泄
泉的出露和地形、 泉的出露和地形、地质等水文地质条件 密切相关。泉水出露，首先要有适宜的地形、 密切相关 。 泉水出露 ， 首先要有适宜的地形 、 地质条件；其次含水层水位要高于、 地质条件 ； 其次含水层水位要高于 、 最少是 要等于泉水出露点的地形标高。 要等于泉水出露点的地形标高。 在山区、丘陵等地区，褶皱强烈， 在山区、丘陵等地区，褶皱强烈，地形 隆起，断裂发育，侵蚀切割较深， 隆起 ， 断裂发育 ， 侵蚀切割较深 ， 故山区泉 成为山丘地区地下水的主要排泄形式。 多，成为山丘地区地下水的主要排泄形式。
3.越流补给
越流补给是通过弱含水层的补给（ 越流补给是通过弱含水层的补给（leakage recharge） ） 要弄清谁补给谁： 在水的密度相同时， 要弄清谁补给谁 ： 在水的密度相同时 ， 高水位补 给低水位， 不一定是高的含水层补给低的含水层。 给低水位 ， 不一定是高的含水层补给低的含水层 。
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三、含水层间的相互补给
1.通 道
a.天窗相对隔水层尖灭处 天窗相对隔水层尖灭处 b.断层 断层 c.钻孔 钻孔
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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三、含水层间的相互补给 2.直接补给
a.潜水、承压水互补 潜水、 潜水 b.基岩山区侧向补给 基岩山区侧向补给
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二、地表水对地下水的补给
1.具备条件 1.具备条件
地表水位高于地下水位。 地表水位高于地下水位。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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河流上游 和中游
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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长江瞿塘峡
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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§6.2 地下水的排泄
地下水的排泄（ 地下水的排泄 （ groundwater discharge）： ） 研究排泄时， 也是研究排泄条件， 研究排泄时 ， 也是研究排泄条件 ， 排泄去 路及方式，影响排泄因素及排泄量。 路及方式，影响排泄因素及排泄量。 排泄形式： 泄流、蒸发、人工、越流。 排泄形式：泉、泄流、蒸发、人工、越流。 前四种为地下水的排泄，即排出地下。 前四种为地下水的排泄，即排出地下。 前四种再加越流、 径流等为含水层的排泄， 前四种再加越流 、 径流等为含水层的排泄 ， 可能还在地下， 可能还在地下 ， 但由一个含水层到另一个 含水层， 从含水层的某些部位到另一部位。 含水层 ， 从含水层的某些部位到另一部位 。
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§6.1 地下水的补给
地下水的补给条件： 指地下水的补给来源 、 ： 指地下水的补给来源、 补给方式、补给区的面积及边界， 补给方式、补给区的面积及边界，影响补给 的因素、补给量等。 的因素、补给量等。 研究地下水的补给时， 研究地下水的补给时 ， 实际上我们研究的是 地下水的补给条件。 地下水的补给条件。
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②活塞式入渗水的垂向分布
A.饱和带； 饱和带； 饱和带 B.传输带 传输带; 传输带 C.湿润带。 湿润带。 湿润带 至于传输带为什么一直不能饱和， 至于传输带为什么Leabharlann Baidu直不能饱和，许多研究认为可能 与形成的毛塞有关， 与形成的毛塞有关，另外也可能由于上部水推动下 部水消耗能量， 部水消耗能量，使其稳定下渗。
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怒江大峡谷，两岸高度在 怒江大峡谷，两岸高度在3000米 米
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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河流下游
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第六章 地下水的补给径流与排泄
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2.主要补给地段 2.主要补给地段 a.大河下游地区； 大河下游地区； 大河下游地区 b.干旱地区的山前地带； 干旱地区的山前地带； 干旱地区的山前地带 c.河床下有良好的透水层或构造破碎带； 河床下有良好的透水层或构造破碎带； 河床下有良好的透水层或构造破碎带 d.水库、水池附近。 水库、 水库 水池附近。
水文地质学
第六章 地下水的补给、 排泄和径流
第六章
地下水的补给 排泄和径流
地下水的补给、径流、 地下水的补给、径流、排泄这三个环节 就是地下水的循环――即自然界循环中的水 ， 即自然界循环中的水， 就是地下水的循环 即自然界循环中的水 处于地下隐伏阶段的循环。 处于地下隐伏阶段的循环。 基本概念 地下水的补给――含水层从外界获得水量的过 地下水的补给 程。 地下水的排泄――含水层失去水量的过程。 地下水的排泄 地下水的径流――获得水量到失去水量所经历 地下水的径流 的过程。
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①入渗过程
a.渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥，下 渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥， 渗润阶段 渗水主要受静电引力作用， 渗水主要受静电引力作用 ， 受土粒吸附 形成结合水， 结合水的饱和， 形成结合水 ， 结合水的饱和 ， 即本阶层 的结束； 的结束； b.渗漏阶段 ： 随着土壤含水量增大 ， 分子 渗漏阶段： 渗漏阶段 随着土壤含水量增大， 作用力（ 静电引力） 作用力 （ 静电引力 ） 由毛管力和重力作 用取代， 逐渐充填岩土孔隙及下渗， 用取代 ， 逐渐充填岩土孔隙及下渗 ， 直 到重力起主导作用。 到重力起主导作用。 c.渗透阶段：孔隙水分近乎饱和，水主要受 渗透阶段： 渗透阶段 孔隙水分近乎饱和， 重力作用稳定向下流动。 重力作用稳定向下流动。
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4.降水入渗对地下水补给量的确定 4.降水入渗对地下水补给量的确定
①实 例 a.地中渗透仪法 b.实测水位变幅计算。 地中渗透仪法; 实测水位变幅计算。 地中渗透仪法 实测水位变幅计算 W＝µ•∆h µ――饱和差 ＝ • 饱和差 ②公式计算 Q＝1000α•F•X ＝ • • 式中， 补给量， 式中，Q――补给量，米3/年 补给量 年 α――入渗系数。 入渗系数。 入渗系数 F――补给区的面积 2。 补给区的面积km 补给区的面积 X――年降水量，mm 年降水量， 年降水量 1000为单位换算系数。 为单位换算系数。 为单位换算系数 α也可查经验数据。 也可查经验数据。 也可查经验数据
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1.人工补给的优点 增加了地下水资源，控制了地面沉降。 增加了地下水资源，控制了地面沉降。 改善了水质，调节了水温。 改善了水质，调节了水温。 2.人工补给的方法 地面入渗法，引蓄地表水自然渗入。 地面入渗法，引蓄地表水自然渗入。 地下灌注法，通过钻孔注入含水层。 地下灌注法，通过钻孔注入含水层。 ϕ 3.人工补给的必要条件 含水层透水性好，入渗法时包气带厚度一般在 含水层透水性好， 10～20m，不得有稳定隔水层，水源成分适 ～ ，不得有稳定隔水层， 于补给。 于补给。 人类活动影响目前主要是灌溉和渠渗， 人类活动影响目前主要是灌溉和渠渗，因主要 目的不是为了补给地下水。 目的不是为了补给地下水。
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一、大气降水对地下水的补给 1.具备条件 1.具备条件
a.包气带透水； 包气带透水； 包气带透水 b.包气带不透水时，要有通道沟通含水 包气带不透水时， 包气带不透水时 层与地表的联系。 层与地表的联系。
2.机 2.机 制 目前有三种观点来研究大气降水的补给 • a.大气降水量 地下水位； 大气降水量→地下水位 大气降水量 地下水位； • b.考虑到包气带水来研究入渗； 考虑到包气带水来研究入渗； 考虑到包气带水来研究入渗 • c.把大气降水看成是一个三相相互作用的过程 。 把大气降水看成是一个三相相互作用的过程。 把大气降水看成是一个三相相互作用的过程
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承压水补给潜水情况示意图
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四、人工补给及人类活动对地下水的补给 人工补给：指有目的的利用工程手段使 ： 地表水进入含水层。 地表水进入含水层。 人类活动对地下水的补给指引水渠道的 渗漏，灌溉水的入渗，水库的渗漏， 渗漏 ， 灌溉水的入渗 ， 水库的渗漏 ， 排污，城市上、下水道的漏水等， 排污 ， 城市上 、 下水道的漏水等 ， 使 地表水补给含水层。 地表水补给含水层。
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1.泉的出露条件 1.泉的出露条件 ①含水层被河流沟谷切割；erosion spring 含水层被河流沟谷切割； ② 地下水在水平运动方向上由于某种原因受 阻 ， 水 位 升 高 ， 溢 出 地 表 ；overflow spring 隔水层隆起，含水层变薄； ③隔水层隆起，含水层变薄； 含水层被断层破坏； ④含水层被断层破坏；fault spring 由于岩脉的侵入，地下水沿接触带出露。 ⑤由于岩脉的侵入，地下水沿接触带出露。
③入渗方式
A.活塞式 活塞式 B.捷径式 捷径式
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3.影响降水补给的因素 3.影响降水补给的因素
①降雨特征 a.年降水量 降水强度 时程分配。 年降水量;b.降水强度 时程分配。 年降水量 降水强度;c.时程分配 ②包气带特征 a.岩石透水性能 厚度适中 前期含水量 岩石透水性能;b.厚度适中 岩石透水性能 厚度适中;c.前期含水量 ③地形坡度 ④接受补给区的面积 ⑤植 被 总之，降水时间越长，降雨强度适中（绵绵细雨） ※总之，降水时间越长，降雨强度适中（绵绵细雨）， 坡度平缓，植被较好，包气带厚度适中，分布面广， 坡度平缓，植被较好，包气带厚度适中，分布面广， 补给条件好。 补给条件好。 上述五个因素中降水特征、包气带特征起决定性的作用。 上述五个因素中降水特征、包气带特征起决定性的作用。
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五、凝结水补给
凝结水补给（ 凝结水补给（condensation recharge）主要取决于 ） 空气湿度及温差，一般仅对于干旱地区有意义， 空气湿度及温差，一般仅对于干旱地区有意义， 气温湿润地区一般不考虑这一补给，因水量有限， 气温湿润地区一般不考虑这一补给，因水量有限， 不多讲。 不多讲。 此节讲了补给水源有五种， ※此节讲了补给水源有五种，主要补给源的补给所 具备的条件及补给量的确定，补给方式， 具备的条件及补给量的确定，补给方式，影响补 给源的因素等，统称补给条件， 给源的因素等，统称补给条件，以后研究某一地 方的补给源时，首先要考虑有哪些补给源，结合 方的补给源时，首先要考虑有哪些补给源， 该地区具体谈其影响补给因素最后落脚到补给量。 该地区具体谈其影响补给因素最后落脚到补给量。
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黄河中下游
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3.影响地表水向地下水补给的因素 a.地表水与地下水水位差； 地表水与地下水水位差； 地表水与地下水水位差 b.透水河床长度与湿周； 透水河床长度与湿周； 透水河床长度与湿周 c.河床的透水性 河床的透水性 d.河流流量 河流流量 e交替补给时，洪水延续时间的长短。 交替补给时， 交替补给时 洪水延续时间的长短。
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4.河水对地下水补给量的确定
A.测流； 测流； 测流 B.水文计算。 水文计算。 水文计算 注意两点： ※注意两点：
①地表水和大气降水对地下水的补给不同
大气降水 面状向下 时间有限的特点 地表水 线状，集中在地表水周边 以长为特点
②地表水和地下水的补给可以相互转化 a.随季节转化 b.随河段转化 随季节转化; 随季节转化 随河段转化
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§6.2 地下水的排泄 一、泉
泉（spring）――地下水的天然露头。 （ 地下水的天然露头。 ） 地下水的天然露头
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§6.2 一、泉
地下水的排泄
泉的出露和地形、 泉的出露和地形、地质等水文地质条件 密切相关。泉水出露，首先要有适宜的地形、 密切相关 。 泉水出露 ， 首先要有适宜的地形 、 地质条件；其次含水层水位要高于、 地质条件 ； 其次含水层水位要高于 、 最少是 要等于泉水出露点的地形标高。 要等于泉水出露点的地形标高。 在山区、丘陵等地区，褶皱强烈， 在山区、丘陵等地区，褶皱强烈，地形 隆起，断裂发育，侵蚀切割较深， 隆起 ， 断裂发育 ， 侵蚀切割较深 ， 故山区泉 成为山丘地区地下水的主要排泄形式。 多，成为山丘地区地下水的主要排泄形式。
3.越流补给
越流补给是通过弱含水层的补给（ 越流补给是通过弱含水层的补给（leakage recharge） ） 要弄清谁补给谁： 在水的密度相同时， 要弄清谁补给谁 ： 在水的密度相同时 ， 高水位补 给低水位， 不一定是高的含水层补给低的含水层。 给低水位 ， 不一定是高的含水层补给低的含水层 。
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三、含水层间的相互补给
1.通 道
a.天窗相对隔水层尖灭处 天窗相对隔水层尖灭处 b.断层 断层 c.钻孔 钻孔
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三、含水层间的相互补给 2.直接补给
a.潜水、承压水互补 潜水、 潜水 b.基岩山区侧向补给 基岩山区侧向补给
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二、地表水对地下水的补给
1.具备条件 1.具备条件
地表水位高于地下水位。 地表水位高于地下水位。
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河流上游 和中游
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长江瞿塘峡
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§6.2 地下水的排泄
地下水的排泄（ 地下水的排泄 （ groundwater discharge）： ） 研究排泄时， 也是研究排泄条件， 研究排泄时 ， 也是研究排泄条件 ， 排泄去 路及方式，影响排泄因素及排泄量。 路及方式，影响排泄因素及排泄量。 排泄形式： 泄流、蒸发、人工、越流。 排泄形式：泉、泄流、蒸发、人工、越流。 前四种为地下水的排泄，即排出地下。 前四种为地下水的排泄，即排出地下。 前四种再加越流、 径流等为含水层的排泄， 前四种再加越流 、 径流等为含水层的排泄 ， 可能还在地下， 可能还在地下 ， 但由一个含水层到另一个 含水层， 从含水层的某些部位到另一部位。 含水层 ， 从含水层的某些部位到另一部位 。
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§6.1 地下水的补给
地下水的补给条件： 指地下水的补给来源 、 ： 指地下水的补给来源、 补给方式、补给区的面积及边界， 补给方式、补给区的面积及边界，影响补给 的因素、补给量等。 的因素、补给量等。 研究地下水的补给时， 研究地下水的补给时 ， 实际上我们研究的是 地下水的补给条件。 地下水的补给条件。
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②活塞式入渗水的垂向分布
A.饱和带； 饱和带； 饱和带 B.传输带 传输带; 传输带 C.湿润带。 湿润带。 湿润带 至于传输带为什么一直不能饱和， 至于传输带为什么Leabharlann Baidu直不能饱和，许多研究认为可能 与形成的毛塞有关， 与形成的毛塞有关，另外也可能由于上部水推动下 部水消耗能量， 部水消耗能量，使其稳定下渗。
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怒江大峡谷，两岸高度在 怒江大峡谷，两岸高度在3000米 米
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河流下游
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2.主要补给地段 2.主要补给地段 a.大河下游地区； 大河下游地区； 大河下游地区 b.干旱地区的山前地带； 干旱地区的山前地带； 干旱地区的山前地带 c.河床下有良好的透水层或构造破碎带； 河床下有良好的透水层或构造破碎带； 河床下有良好的透水层或构造破碎带 d.水库、水池附近。 水库、 水库 水池附近。
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第六章 地下水的补给、 排泄和径流
第六章
地下水的补给 排泄和径流
地下水的补给、径流、 地下水的补给、径流、排泄这三个环节 就是地下水的循环――即自然界循环中的水 ， 即自然界循环中的水， 就是地下水的循环 即自然界循环中的水 处于地下隐伏阶段的循环。 处于地下隐伏阶段的循环。 基本概念 地下水的补给――含水层从外界获得水量的过 地下水的补给 程。 地下水的排泄――含水层失去水量的过程。 地下水的排泄 地下水的径流――获得水量到失去水量所经历 地下水的径流 的过程。
chd-qw 第六章 地下水的补给径流与排泄 4
①入渗过程
a.渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥，下 渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥， 渗润阶段 渗水主要受静电引力作用， 渗水主要受静电引力作用 ， 受土粒吸附 形成结合水， 结合水的饱和， 形成结合水 ， 结合水的饱和 ， 即本阶层 的结束； 的结束； b.渗漏阶段 ： 随着土壤含水量增大 ， 分子 渗漏阶段： 渗漏阶段 随着土壤含水量增大， 作用力（ 静电引力） 作用力 （ 静电引力 ） 由毛管力和重力作 用取代， 逐渐充填岩土孔隙及下渗， 用取代 ， 逐渐充填岩土孔隙及下渗 ， 直 到重力起主导作用。 到重力起主导作用。 c.渗透阶段：孔隙水分近乎饱和，水主要受 渗透阶段： 渗透阶段 孔隙水分近乎饱和， 重力作用稳定向下流动。 重力作用稳定向下流动。